基于InGaAs材料的半導體單光子雪崩二極管（SPAD）具有單光子級別高靈敏度、短波紅外波段的人眼安全、大氣窗口波段低損耗、穿透霧霾、低功耗、小尺寸、易于集成等優(yōu)秀特點。這些優(yōu)點使 SPAD在量子信息技術(shù)、主被動的焦平面探測器、城市測繪、激光雷達等多個領(lǐng)域均發(fā)揮著巨大的作用，具有極大的民用、商用以及軍用價值。
王亮教授研究團隊通過調(diào)整MOCVD的溫度、V/III比、摻雜濃度等生長參數(shù)實現(xiàn)低缺陷密度和高摻雜精度的外延結(jié)構(gòu)生長。在SPAD器件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出并設(shè)計了新型的寬譜（全光通信波段）全反射鏡，即金屬—分布式布拉格反射鏡用以提升SPAD芯片的光電吸收效率。研究團隊所制備的12μm窗口的低暗計數(shù)SPAD，在溫度233K及 10%的探測效率下具有127 Hz的超低本征暗計數(shù)，比國外同類產(chǎn)品低一個量級，擁有更優(yōu)的器件性能，此芯片可滿足量子通信等應(yīng)用的單光子探測的使用需求并可替代進口器件。
圖1（a）SPAD的器件結(jié)構(gòu)示意圖（b）12μm窗口的超低暗計數(shù)SPAD芯片及測試結(jié)果
中國科學技術(shù)大學光學與光學工程系王亮教授為該論文的通訊作者，博士研究生張博健為該論文的第一作者。本項研究得到國家科技部、國家自然科學基金委和安徽省科技廳的資助，也得到了中國科大物理學院、中國電子科技集團第13研究所、中國科大微納研究與制造中心、中國科學院量子信息重點實驗室的支持。
論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9720212
來源：中國科學技術(shù)大學